CN111828224B - 多模式集成式起动机-发电机装置 - Google Patents

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Abstract

为具有发动机的作业车辆提供一种组合式起动机‑发电机装置。所述起动机‑发电机装置包括电动机械；和齿轮组，所述齿轮组被配置成接收来自所述电动机械和来自所述发动机的旋转输入并在第一动力流方向和第二动力流方向上耦接所述电动机械和所述发动机。所述齿轮组被配置成在所述第一动力流方向上以多个相对高扭矩、低转速起动传动比中的一个传送比操作并在所述第二动力流方向上以相对低扭矩、高转速传动比操作。

Description

多模式集成式起动机-发电机装置
技术领域
本公开涉及作业车辆动力***，包括用于起动机械动力设备和从其发电的布置。
背景技术
虽然采用混合动力源(例如，发动机和电动马达)变得越来越普遍，但是作业车辆(诸如用于农业、建筑业和林业的作业车辆)和其它常规的车辆可以由内燃机(例如，柴油机)提供动力。在任何情况下，发动机仍然是作业车辆的主动力源并需要来自起动机的机械输入以启动曲轴的旋转并活塞在汽缸内的往复运动。起动发动机的扭矩需求较高，对于重型机械中常见的大型柴油发动机来说尤其如此。
作业车辆另外包括需要电能的子***。为了向作业车辆的这些子***供电，可以使用交流发电机或发电机来利用发动机动力的一部分以产生AC或DC电能。作业车辆的电池然后通过转化来自交流发电机的电流而被充电。常规地，皮带，直皮带或蛇形皮带，将发动机的输出轴耦接至交流发电机以产生AC电能。从运行的发动机产生电流的扭矩需求明显低于发动机起动的扭矩需求。为了在发动机与电池之间适当地传输动力以起动发动机和产生电能两者，典型地需要许多不同的部件和装置，从而产生与尺寸、成本和复杂性有关的问题。
发明内容
本公开提供一种具有集成变速器的组合式发动机起动机和发电机装置，诸如可以在作业车辆中使用以用于发动机冷起动并产生电能，从而服务于发动机起动机和交流发电机双重目的，其中在两种情况下都具有到发动机和来自发动机的更稳健的动力传递。
在一个方面，本公开提供一种用于具有发动机的作业车辆的组合式起动机-发电机装置。所述起动机-发电机装置包括电动机械；和齿轮组，所述齿轮组被配置成接收来自所述电动机械和来自所述发动机的旋转输入并在第一动力流方向和第二动力流方向上耦接所述电动机械和所述发动机。所述齿轮组被配置成在所述第一动力流方向上以多个相对高扭矩、低转速起动传动比中的一个传送比操作并在所述第二动力流方向上以相对低扭矩、高转速传动比操作。
在另一方面，本公开提供一种用于作业车辆的传动系组件。所述传动系组件包括发动机、电动机械；和齿轮组，所述齿轮组被配置成接收来自所述电动机械和来自所述发动机的旋转输入并在第一动力流方向和第二动力流方向上耦接所述电动机械和所述发动机。所述齿轮组被配置成在所述第一动力流方向上以多个相对高扭矩、低转速起动传动比中的一个传送比操作并在所述第二动力流方向上以相对低扭矩、高转速传动比操作。
随附附图和以下描述中阐述了一个或更多个实施例的细节。根据说明书、附图和权利要求书将理解其它特征和优点。
附图说明
图1是呈农用拖拉机形式的示例作业车辆的示意性侧视图，其中可以使用所公开的集成式起动机-发电机装置；
图2是图1的作业车辆的发动机的简化的局部等轴测视图，示出了示例起动机-发电机装置的安装部位的示例；
图3是具有示例起动机-发电机装置的图1的作业车辆的动力传输布置的一部分；
图4是可以在图1的作业车辆中实施的示例起动机-发电机装置的动力传递组件的截面图；
图5是用于示例起动机-发电机装置的图4的动力传递组件的一部分的更详细视图；
图6是图4的动力传递组件的剖面图，描绘了在示例起动机-发电机装置的第一发动机起动模式下的动力流路径的示意图；
图7是图4的动力传递组件的剖面图，描绘了在示例起动机-发电机装置的第二发动机起动模式下的动力流路径的示意图；
图8是图4的动力传递组件的剖面图，描绘了在示例起动机-发电机装置的发电模式下的动力传输路径的示意图；
图9是可以在图1的作业车辆中实施的示例起动机-发电机装置的另外的示例性动力传递组件的截面图；
图10和图11是用于示例起动机-发电机装置的图9的动力传递组件的一部分的更详细视图；
图12是描绘在图9的动力传递组件的发动机起动模式期间控制阀压力、离合器扭矩容量与输出扭矩之间的关系的曲线图；
图13是用于示例起动机-发电机装置的图9的动力传递组件的一部分的另一更详细的视图；以及
图14是描绘在图9的动力传递组件的发电模式期间控制阀压力、离合器扭矩容量与输出扭矩之间的关系的曲线图；
在各个附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元件。
具体实施方式
下文描述了所公开的起动机-发电机装置的一个或更多个示例实施例，如在上文简要描述的附图的插图中示出的。本领域技术人员可以想到对示例实施例的各种修改。
如本文中使用，除非另有限制或修改，否则具有由连词术语(例如，“和”)分隔且还前置有短语“...中的一个或更多个”或“...中的至少一个”的元件的列表指示可能包括列表中的个别元件或其任何组合的配置或布置。例如，“A、B和C中的至少一个”或“A、B和C中的一个或更多个”指示可能只有A，只有B，只有C，或者A、B和C中的两个或更多个的任意组合(例如，A和B；B和C；A和C或A、B和C)。
如本文中使用的，术语“轴向”指的是通常与一个或更多个部件的旋转轴线、对称轴线或中心线平行的尺寸。例如，在具有中心线和相反的、通常圆形的端或面的圆柱形或圆盘中，“轴向”尺寸可以指通常平行于相反的端或面之间的中心线延伸的尺寸。在某些实例中，术语“轴向”可以相对于不是圆柱形(或以其它方式径向地对称)的部件来使用。例如，对于包含旋转轴的长方形的壳体，“轴向”尺寸可以被看作通常与轴的旋转轴线平行的尺寸。此外，如本文中使用的术语“径向地”可以指部件相对于从公共中心线、轴线或类似参考物向外延伸的线(例如，在圆柱形或圆盘的与中心线或轴线垂直的面中的线)的尺寸或关系。在某些实例中，部件可以被看做“径向地”对称的，即使部件中的一个或两个不是圆柱形(或以其它方式径向地对称)。此外，术语“轴向”和“径向”(或任何派生词)可以包括除了与真实轴向和径向尺寸精确对准(例如相对于真实轴向和径向尺寸倾斜)之外的方向关系，前提是所述关系主要在各自的名义轴向或径向尺寸上。
许多常规的车辆动力***包括内燃机和/或为车辆的各个部件和子***供电的一个或更多个电池(或其它化学电源)。在某些电动车辆中，电池组为包括驱动轮的整个车辆供电以使车辆运动。在混合动力油动和电动车辆中，原动力可以在发动机动力与电动马达动力之间交替，或发动机动力可以由电动马达动力补充。在另外的其它常规的车辆中，电力***被用于启动发动机起动并运行车辆的非驱动电力***。在后一种情况下，车辆典型地具有由车用蓄电池供电的起动马达以转动发动机曲轴从而使活塞在汽缸内移动。在另外的情境中，电力***可以向运转的发动机提供增压装置。
一些发动机(例如，柴油发动机)通过燃料的压缩来启动燃烧，而其它发动机依靠由电池供电的火花发生器(例如，火花塞)来启动燃烧。一旦发动机在足够的转速下操作，动力***就可以获得发动机动力以为电力***供电和为电池充电。典型地，用交流发电机或其它类型的电力发电机来执行这种动力获得。交流发电机通过使交流电能通过逆变器(例如，二极管整流器)来将交流(AC)电能转换成电池和车辆电气部件可使用的直流(DC)电能。常规的交流发电机通过将交流发电机的转子耦接至发动机的输出轴(或耦接至其的部件)来利用来自发动机的动力。历史上，这伴随着专用皮带的使用，但是在更现代的车辆中，交流发电机是经由单个“蛇形”皮带耦接至发动机(并且因此由发动机提供动力)的几个装置中的一个装置。
在某些应用中，诸如在某些重型机械和作业车辆中，具有分开的起动机和发电机部件的常规设置可能是不利的。这样的分开的部件需要分开的壳体，这可能需要与工作环境进行分开的密封或保护和/或在发动机舱的有限空间内占据分开的位置。也可能出现其它发动机舱布局复杂性问题。
下文描述改善的车辆动力***的一个或更多个示例实施方式，所述改善的车辆动力***解决常规***具有的这些(或其它)问题中的一个或更多个问题。在一个方面，所公开的***包括执行起动马达的发动机起动功能和发电机的发电功能的组合或集成装置。所述装置在本文中被称为集成式起动机-发电机装置(“ISG”或“起动机-发电机”)。至少在***的一些实施方式中，在本文中使用这个术语，对于由装置产生的电力的类型(即，AC或DC电)是不确定的。在一些实施方式中，起动机-发电机装置可以用于以本领域技术人员可能认为“发电机”装置直接产生DC电流的方式来发电。然而，如本文中使用的，术语“发电机”将意指产生具有静态极性或交变极性(即，AC或DC)的电能。因此，在起动机-发电机装置的特定情况下，所述发电功能类似于常规交流发电机的发电功能，并且产生AC电能，所述AC电能随后在起动机-发电机装置之内或之外被整流成DC电能。
在某些实施例中，起动机-发电机装置可以包括至发动机的直接机械动力耦接装置，该耦接装置避免在发动机与起动机-发电机装置之间使用皮带。例如，起动机-发电机装置可以在其壳体内包括动力传递组件，所述动力传递组件具有直接耦接至发动机的输出轴的齿轮组。齿轮组可以采取包括具有啮合正齿轮或其它齿轮以及具有一个或更多个行星齿轮组的布置的各种形式中的任一形式。可以通过传递组件来实现大的齿轮减速比，使得单个电动机械(即，马达或发电机)可以被使用并在对一个或更多个发动机起动类型以及发电类型来说适当的转速下操作。起动机-发电机装置与发动机之间的直接动力耦接可以增加***的***可靠性、冷起动性能和发电。
另外，在某些实施例中，起动机-发电机装置可以具有动力传递组件，所述动力传递组件自动地和/或选择性地切换齿轮比(即，在具有不同传动比的动力流路径之间切换)。通过举例的方式，传递组件可以包括当在特定方向上驱动时自动地接合或脱离的一个或更多个无源接合部件、和/或被命令以接合或脱离的一个或更多个有源接合部件。例如，无源接合部件(诸如单向离合器(例如，滚柱离合器或斜撑离合器))可以被用于实现在发动机起动方向上通过动力流路径的动力传递；并且有源接合部件(诸如摩擦离合器组件)可以被用于实现通过其它动力流路径的动力传递。以这种方式，可以采用双向离合器或其它离合器(或其它)配置来使用适当的控制硬件执行起动功能和发电功能。由于动力传递组件的双向性质，动力传输皮带布置可以仅用单个皮带张紧器来实施，从而提供相对紧凑和简单的组件。除了在两个不同的动力流方向上提供扭矩之外，齿轮组还可以配置和布置成以两个不同转速中的一个转速(例如，根据不同的齿轮比)提供从电动机械到发动机的动力传递。转速的选择可以为动力传递组件提供额外的功能和灵活性。例如，可以提供较低转速或“第一起动”齿轮比以便于发动机冷起动，并且可以提供较高转速的“第二起动”齿轮比以便于发动机热起动(或发动机增压)。
可以采取各种形式来进行动力传递组件关于有源离合器组件的控制。在一个示例中，可以利用分开的和专用的控制阀来分别操作两个有源离合器组件。在另外的示例中，可以利用单个控制阀来操作两个离合器组件以执行指定功能。将在下文中更详细地论述每个实施方式。
参考附图，将详细描述作为传动系组件的示例作业车辆动力***。如将根据本文中的论述明白的，所公开的***可以以各种设定和与各种机器一起被有利地使用。例如，现在参考图1，动力***(或传动系组件)110可以被包含在作业车辆100中，所述作业车辆100被描绘为农用拖拉机。然而，将理解的是，其它配置可以是可能的，包括以下配置：作业车辆100为不同种类的拖拉机，或作业车辆100为用于农业或用于建筑业和林业的其它方面的作业车辆(例如，收割机、原木集材机、机动平路机等等)。另外将理解的是，动力***110的方面还可以被用在非作业车辆和非车辆应用(例如，固定位置设备)中。
简要地，作业车辆100具有由地面接合轮104支撑的主车架或底盘102，至少所述地面接合轮104的前轮是可转向的。底盘102支撑动力***(或设备)110和驾驶室108，在驾驶室108中设置操作者接口和控制装置(例如，各种操纵杆、开关杆、按钮、触摸屏、键盘、与语音识别***关联的话筒和麦克风)。
如示意性地示出的，动力***110包括发动机120、集成式起动机-发电机装置130、电池140以及控制器150。发动机120可以是内燃机或其它适当的动力源，所述动力源适当地耦接以自动地或基于来自操作者的命令而经由轮104驱动作业车辆100。电池140可以表示任何一个或更多个适当的能量存储装置，所述能量存储装置可以用于向作业车辆100的各个***提供电能。
起动机-发电机装置130将发动机120耦接至电池140，使得发动机120和电池140可以以至少三种模式选择性地相互作用。在第一发动机起动模式(或发动机冷起动模式)中，起动机-发电机装置130将来自电池140的电能转换成机械能，从而(例如，在发动机相对冷的起动期间)以相对高的转速驱动发动机120。在第二发动机起动模式(或发动机热起动模式)中，起动机-发电机装置130将来自电池140的电能转换成机械能，从而(例如，在发动机相对热的起动期间)以相对低的转速驱动发动机120(或提供发动机增压)。在第三模式或发电模式中，起动机-发电机装置130将来自发动机120的机械能转换成电能以对电池140充电。在下文中提供关于发动机起动(或增压)模式和发电模式期间起动机-发电机装置130的操作的额外的细节。
如上文介绍的，控制器150可以被认为是动力***110的一部分以控制作业车辆100的各个方面，特别是动力***110的特性。控制器150可以是作业车辆电子控制器单元(ECU)或专用控制器。在一些实施例中，控制器150可以被配置成接收输入命令并经由人机接口或操作者接口(未示出)与操作者介接，以及从车载的或远离作业车辆100的各种传感器、单元和***接收输入命令；并且作为响应，控制器150产生一个或更多个类型的命令以由作业车辆100的动力***110和/或各个***实施。
通常，控制器150可以配置为具有关联的处理器装置和存储器架构的计算装置，配置为液压控制器、电气控制器或电液控制器，或其它控制器。这样，控制器150可以被配置成执行关于动力***110(和其它机械)的各种计算和控制功能。控制器150可以与作业车辆100的各个其它***或装置以电子、液压或其它方式连通。例如，控制器150可以与作业车辆100内(或其外)的各个致动器、传感器和其它装置(包括与动力***110关联的各个装置)以电子或液压方式连通。通常，控制器150基于操作者输入、操作条件以及储存在存储器中的例程和/或计划表来产生命令信号。在一些示例中，控制器150可以另外或可替代地自动地操作而没有来自人类操作者的输入。控制器150可以以各种已知的方式与其它***或装置(包括其它控制器)连通，这些方式包括经由CAN总线(未示出)、经由无线或液压连通装置、或其它方式。
另外，动力***110和/或作业车辆100可以包括具有一个或更多个电液控制阀(例如，电磁阀)的液压***152，所述电液控制阀便于各个车辆***的液压控制特别是起动机-发电机装置130方面的液压控制。液压***152还可以包括各种泵、管线、软管、管道、罐等等。液压***152可以根据来自控制器150的信号被电气激活和控制。在一个示例中且如下文更详细的细节中论述的，可以利用液压***152以便例如通过基于来自控制器150的信号施加和释放液压压力来使起动机-发电机装置130内的离合器组件接合和/或脱离。还可以提供用于控制这样的离合器组件的其它机构。
在一个示例中，起动机-发电机装置130包括动力传递组件(或变速器)132、电动机械或马达134、以及逆变器/整流装置136，它们中的每个都可以根据来自控制器150的命令信号来操作。动力传递组件132使得起动机-发电机装置130能够与发动机120介接，特别是经由发动机120的曲柄轴(或其它发动机动力传输元件)122与发动机120介接。如下文描述的，动力传递组件132可以包括呈各种配置的齿轮组以提供适当的动力流和齿轮减速。动力传递组件132以两种不同的动力流方向可变地与电动机械134介接，使得电动机械134在发动机起动模式期间操作为马达且在发电模式期间操作为发电机。在下文论述的一个示例中，动力传递组件132经由动力传输皮带布置被耦接至电动机械134。这种布置与由动力传递组件132提供的多个传动比一起允许电动机械134在两个动力流方向上在最佳转速和扭矩范围内操作。逆变器/整流装置136使起动机-发电机装置130能够诸如经由直接硬连线或车辆电源总线142与电池140介接。在一个示例中，逆变器/整流装置136在发动机起动模式期间将来自电池140的DC电能转化成AC电能并在发电模式中将AC电能整流成DC电能。在一些实施例中，逆变器/整流装置136可以是分开的部件而不是包括在起动机-发电机装置130中。虽然未示出，但是动力***110还可以包括适当的电压调节器，所述电压调节器被包括在起动机-发电机装置130中或作为分开的部件。
简要地参考图2，图2描绘了起动机-发电机装置130相对于发动机120的示例安装部位的简化的局部等轴测视图。在所述示例中，集成式起动机-发电机装置130直接且紧凑地安装至发动机120以便不明显从发动机120突出(从而扩大发动机舱空间范围)或不与各个配管管线和检修点(例如，油管和填充开口等等)干涉。值得注意的是，起动机-发电机装置130可能通常被安装在发动机120上或靠近发动机120，在适合于耦接至发动机动力传输元件(例如，如图1中介绍的曲柄轴122)的部位。
另外参考图3，图3是位于起动机-发电机装置130的动力传递组件132与电动机械134之间的动力传输皮带布置200的简化的示意图。应注意，图2和图3描绘起动机-发电机装置130的一个示例物理集成或布局配置。可以提供其它布置。
动力传递组件132安装至发动机120且可以由反应板124支撑。如示出的，动力传递组件132包括第一动力传输元件133和第二动力传输元件135，所述第一动力传输元件133可旋转地耦接至发动机120的适当的驱动元件(例如，图1的曲柄轴122)，所述第二动力传输元件135呈在动力传递组件132的相反侧上从第一动力传输元件133延伸的轴的形式。类似地，电动机械134被安装在发动机120上且包括另外的动力传输元件137。
动力传输皮带布置200包括布置在动力传递组件132的第二动力传输元件135上的第一滑轮210、布置在电动机械134的动力传输元件137上的第二滑轮220、以及将第一滑轮210可旋转地耦接至第二滑轮220以便共同旋转的皮带230。如下文更详的细节中描述的，在发动机起动模式期间，电动机械134拉动皮带230以使滑轮210、220在第一时钟方向D1上旋转从而驱动动力传递组件132(并且因此驱动发动机120)；并且在发电模式期间，动力传递组件132使发动机120能够拉动皮带230并使滑轮210、220在第二时钟方向D2上旋转从而驱动电动机械134。
由于双向配置，动力传输皮带布置200可以包括仅单个皮带张紧器240，用于在两个方向D1、D2上向皮带230的单侧施加张力。与需要多个皮带张紧器的设计相比，使用单个皮带张紧器240来张紧皮带230是有利的，因为其减少了部件并降低了复杂性。如下文描述的，双向配置和关联的简化的动力传输皮带布置200能够由动力传递组件132中的齿轮组的双向性质实现。另外，第一滑轮210和第二滑轮220在周长上的差异提供了在动力传递组件132与电动机械134之间的传动比的改变。在一个示例中，动力传输皮带布置200可以提供介于3:1-5:1之间的传动比，特别是4:1的传动比。
在一个示例中，图4描绘了可以实施到起动机-发电机装置130中的动力传递组件132的截面图。如示出的，动力传递组件132可以被认为是具有环形壳体302的单元，所述环形壳体302被配置成容纳动力传递组件132的各个部件。壳体302可以固定地安装至发动机120，如图2中反映的。如下文描述的，壳体302可以包括许多内法兰和元件，所述内法兰和元件与动力传递组件132的内部部件相互作用或以其它方式支撑所述动力传递组件132的内部部件。
从图4来看，壳体302的第一侧304被朝向电动机械134定向，并且壳体302的第二侧306被朝向发动机120定向。在第一侧304，动力传递组件132包括(例如，经由动力传输皮带布置200)与电动机械134介接的输入轴310。特别地，输入轴310被固定至动力传输元件135(在上文中参考图1和图2描述)。应注意，虽然轴310被描述成“输入”轴，但是如下文描述的，所述轴310可以依赖于模式来将动力传输到动力传递组件132中和从动力传递组件132传递动力。
输入轴310包括基部或毂312，所述基部或毂312通常是中空的且围绕动力传递组件132的主要旋转轴线300居中。输入轴310还包括输入轴凸缘314，所述输入轴凸缘314的一端通常在径向方向上从输入轴基部312延伸。输入轴离合器元件316被定位在输入轴凸缘314的另一端上并包括向内延伸的板组315和向外延伸的板组317。如下文中更详细的细节中描述的，输入轴310由轴承318支撑以相对于壳体302旋转。
动力传递组件132还包括布置在壳体302内的行星齿轮组320。如下文描述的，齿轮组320是两级行星齿轮组且通常使动力传递组件132能够(例如，经由动力传输皮带布置200)与电动机械134和(例如，经由至发动机120的曲柄轴122的直接耦接)与发动机120介接。虽然下文描述了齿轮组320的一个示例配置，但是其它实施例可以具有不同的配置。
在一个示例中，齿轮组320包括第一级太阳齿轮322，所述第一级太阳齿轮322由具有第一端325和第二端326的轴324形成。第一级太阳齿轮轴324的第一端325被朝向动力传递组件132的第一侧304定向，并且第二端326被朝向动力传递组件132的第二侧306定向。如下文在更详细的细节中描述的，第一离合器组件362在紧邻第一端325的位置处被花键接合或以其它方式固定在第一级太阳齿轮轴324上。第一级太阳齿轮轴324的第二端326包括与一组第一级行星齿轮328啮合的多个齿或花键。
在一个示例中，第一级行星齿轮328包括一个或更多个行星齿轮的单个周向排，尽管其它实施例可以包括径向堆叠的排，每排具有奇数个行星齿轮。第一级行星齿轮328由第一级行星齿轮支架330支撑，所述第一级行星齿轮支架330环绕第一级太阳齿轮322的轴324且至少部分地由径向延伸、轴向面对的第一和第二支架板332、334形成。第一级支架板332、334包括径向延伸的凸缘，每个凸缘提供用于接收轮轴的一排安装部位，所述轮轴延伸贯穿并支撑第一级行星齿轮328以使其旋转。这样，在这种布置中，行星轮轴中的每个行星轮轴针对第一级行星齿轮328中的每个第一级行星齿轮分别形成单独的旋转轴线，并且第一级行星齿轮支架330使所述一组第一级行星齿轮328能够共同绕第一级太阳齿轮322旋转。
齿轮组320还包括环绕第一级太阳齿轮322和第一级行星齿轮328的环形齿轮336。环形齿轮336包括与第一级行星齿轮328的齿接合的径向内齿。这样，第一级行星齿轮328在第一级太阳齿轮322与环形齿轮336之间延伸并与第一级太阳齿轮322和环形齿轮336接合。
环形齿轮336被定位在轴承338上以相对于固定的壳体302旋转。相对于行星齿轮组320，环形齿轮336可以用作相对于发动机120的动力传输元件133。特别地，环形齿轮336包括许多堞形部340(castellation)，所述堞形部绕面向发动机120的轴向面的圆周轴向地延伸。堞形部340将环形齿轮336接合并可旋转地固定至发动机120的曲柄轴122。
齿轮组320还包括由通常中空的轴344形成的第二级太阳齿轮342，所述轴344环绕第一级太阳齿轮322并在第一端346与第二端348之间延伸。第一级行星齿轮支架330在第一端346附近与第二级太阳齿轮轴344花键接合，或以其它方式固定至所述第二级太阳齿轮轴344。如下文在更详细的细节中描述的，第二离合器组件378可以在紧邻第二端348的位置处被安装在第二级太阳齿轮轴344上。
另外，第二级太阳齿轮轴344可以包括与一组第二级行星齿轮350啮合的一系列花键。第二级行星齿轮350由第二级行星齿轮支架352支撑，所述第二级行星齿轮支架352由第一行星支架板354和第二行星支架板356形成。第二级行星齿轮350被定位以另外与环形齿轮336接合。第二级行星齿轮350每个都具有在两个支架板354、356之间延伸的轮轴，使得每个行星齿轮350能够绕对应的轮轴相对于行星齿轮支架352旋转。这样，第二级行星齿轮350被定位在第二级太阳齿轮342与环形齿轮336之间且与第二级太阳齿轮342和环形齿轮336中的每个接合。在一些示例中，每个第二级行星齿轮350具有与每个相应的第一级行星齿轮328不同的齿数，而在其它示例中，每个第二级行星齿轮350具有与每个相应的第一级行星齿轮328相同的齿数。
第二级行星齿轮支架352还可以包括在轴线方向上从行星齿轮支架板356中的一个行星齿轮支架板延伸的环形的行星齿轮支架毂358。如下文在更详细的细节中描述的，超越离合器组件或第三离合器组件360可以布置在第二级行星齿轮支架毂358与壳体302之间，使得第二级行星齿轮支架352能够在一个旋转方向上被固定至壳体302，并使得第二级行星齿轮支架352能够在另一旋转方向上相对于壳体302旋转。
除了超越离合器组件360和如上文介绍的之外，齿轮组320还包括作为扭矩施加部件操作的一个或更多个离合器组件362、378，所述扭矩施加部件选择性地结合和脱离以修改齿轮组320内(并且因此，在发动机120与电动机械134之间)的扭矩传输。虽然下文描述了离合器组件362、378，但是可以使用各种离合器配置中的任一离合器配置，包括例如滚柱离合器、斜撑离合器、楔形离合器、超越离合器、液压离合器、弹簧离合器以及机械二极管。
可以提供用于接合和脱离第一离合器组件362和第二离合器组件378的任何适当的机构。在一个示例中，由于重新定位对应的离合器元件的液压压力，第一离合器组件362和第二离合器组件378可以被主动地接合或脱离。在一个示例中且在图4中示意性地示出的，控制器150可以命令液压***152的一个或更多个控制阀154、156以通过来自流体源的流体向离合器组件362、378施加和释放液压压力。如在下文更详细的细节中论述的，第一控制阀154与第一离合器组件362相关联，并且第二控制阀156与第二离合器组件378相关联。控制阀154、156，液压***152，动力传递组件132，以及控制器150中的一个或更多个可以共同地被认为是动力控制***112，所述动力控制***112用于实现发动机120与电动机械134之间的适当的动力流路径。
第一离合器组件362在功能上定位在输入轴310与第一级太阳齿轮322之间。在第一或接合位置中，第一离合器组件362在功能上将输入轴310锁定至第一级太阳齿轮322以共同旋转，并且在第二或脱离位置中，第一离合器组件362在功能上将输入轴310从第一级太阳齿轮322分离以独立旋转。在一个实施例中，如在下文更详细的细节中论述的，第一离合器组件362可以被认为是“弹簧施加的、液压释放的”接合和脱离机构。结果，第一离合器组件362在下文中可以被称为“SAHR”离合器组件362。在下文中提供关于SAHR离合器组件362的结构和操作的额外的细节。
除图4之外，还参考图5，图5是图4的一部分的更详细的视图。如示出的，SAHR离合器组件362包括SAHR离合器毂364，所述SAHR离合器毂364安装在第一级太阳齿轮322上并被接合以与第一级太阳齿轮322一起旋转。轴承组件374可以布置在SAHR离合器毂364与输入轴310之间以能够实现相对旋转。ASAHR离合器凸缘366从SAHR离合器毂364径向向外延伸并且包括在径向端部上的一组SAHR离合器片或SAHR离合器板368。SAHR离合器板368从SAHR离合器凸缘366径向向外延伸并在轴向行上定位以交错在输入轴离合器元件316的向内延伸的板组315之间。
SAHR离合器组件362还包括SAHR离合器弹簧370和SAHR活塞372，所述SAHR离合器弹簧370和SAHR活塞372操作成将SAHR离合器组件362在接合位置与脱离位置之间重新定位。SAHR离合器弹簧370可以被布置在任何适当的位置，包括在输入轴凸缘314与SAHR离合器凸缘366之间。在操作期间，SAHR离合器弹簧370用于推动SAHR离合器组件362进入接合位置中，使得SAHR离合器板368摩擦地接合输入轴离合器元件316的输入轴离合器元件板315，从而将SAHR离合器组件362和第一级太阳齿轮322锁定成与输入轴离合器元件316和输入轴310旋转接合。
SAHR活塞372被耦接至SAHR离合器板368并被相对于输入轴离合器元件316定位以形成腔室376。如示意性地示出的，腔室376经由第一控制阀154被流体地耦接至来自液压***152的流体压力源，所述第一控制阀154将流体选择性地提供到腔室376中和从腔室376中释放。如上文指出的，第一控制阀154可以接收来自控制器150的命令信号以供应和释放腔室376内的流体压力。当控制阀156被命令以将流体供应到腔室376中时，SAHR活塞372上的液压力用于克服SAHR离合器弹簧370的力并推动SAHR离合器板368脱离与输入轴离合器元件板315的接合并进入脱离位置中。随后，控制器150可以命令第一控制阀154以释放液压压力，使得SAHR离合器弹簧370将SAHR离合器组件362重新定位回到接合位置中。
第二离合器组件378在功能上定位在输入轴310与第二级太阳齿轮342之间。在第一或接合位置中，第二离合器组件378在功能上将输入轴310锁定至第二级太阳齿轮342以共同旋转，并且在第二或脱离位置中，第二离合器组件378在功能上将输入轴310与第二级太阳齿轮342分离以独立旋转。在一个实施例中，如在下文更详细的细节中论述的，第二离合器组件378可以被认为是“液压施加的、弹簧释放的”接合和脱离机构。结果，第二离合器组件378在下文中可以被称为“HASR”离合器组件378。在下文中提供关于HASR离合器组件378的结构和操作的额外的细节。
HASR离合器组件378由HASR毂382形成，所述HASR毂382安装在第二级太阳齿轮342上并被接合以与第二级太阳齿轮342一起旋转。HASR凸缘380从HASR毂382延伸并包括向内延伸的HASR板384。HASR离合器板384从HASR凸缘380径向向外延伸并在轴向行上定位以交错在输入轴离合器元件316的向外延伸的板组317之间。
HASR离合器组件378还包括HASR弹簧386和HASR活塞388，所述HASR弹簧386和HASR活塞388操作成将HASR离合器组件378在接合位置与脱离位置之间重新定位。HASR离合器弹簧386(示意性地示出)可以被布置在任何适当的位置，包括在输入轴离合器元件316与HASR离合器板384之间。
HASR活塞388被耦接至HASR离合器板384并被相对于输入轴离合器元件316定位以形成腔室390。如示意性地示出的，腔室390经由第二控制阀156被流体地耦接至来自液压***152的第二流体压力源，所述第二控制阀156将流体选择性地提供到腔室390中和从腔室390中释放。如上文指出的，第二控制阀156可以接收来自控制器150的命令信号以向腔室390供应和释放流体压力。腔室390中的流体压力操作以克服HASR离合器弹簧386的力并将HASR离合器组件378推动到接合位置中，使得HASR离合器板384摩擦地接合输入轴离合器元件316的输入轴离合器元件板317，从而将HASR离合器组件378和第二级太阳齿轮342锁定成与输入轴离合器元件316和输入轴310旋转接合。通常，HASR离合器弹簧386可以具有比SAHR离合器弹簧370更低的弹簧力。在一些示例中，HASR离合器弹簧386可以被省略或者可以提供另一布置来使HASR活塞388返回。
当释放了腔室390中的液压压力时，HASR离合器弹簧386用于将HASR离合器组件378推动到脱离位置中，使得HASR离合器板384与输入轴离合器元件板315分离，从而能够实现第二级太阳齿轮342与输入轴310的互相独立的旋转。
如上文介绍的，动力传递组件132的可变的动力流路径元件还包括布置在第二级行星齿轮支架毂358与壳体302之间的超越离合器组件360。如下文在更详细的细节中论述的，超越离合器组件360是一种无源元件，所述无源元件使第二级行星齿轮支架352能够在一个旋转方向(例如，第一时钟方向D1)上被固定至壳体302且使第二级行星齿轮支架352能够在另一个旋转方向(例如，第二时钟方向D2)上相对于壳体302旋转。
如在上文中介绍的，动力传递组件132可以***作以选择性地以三种不同的模式中的一种模式工作，包括：第一发动机起动模式或发动机冷起动模式，其中动力传递组件132以第一起动传动比将动力从电池140传输至发动机120；第二发动机起动模式或发动机热起动模式，其中动力传递组件132以第二起动传动比将动力从电池140传输到发动机120；以及发电模式，其中动力传递组件132将动力从发动机120传输至电池140。比较而言，发动机起动模式是相对低转速且相对高扭矩输出的，并且发电模式是相对高转速且相对低扭矩输出的。在一些情境和布置中，发动机热起动模式还可以被认为是增压模式，其中当发动机120已经正在操作时，动力传递组件132将动力从电池140传输至发动机120。这样，动力传递组件132和动力传输皮带布置200是双向的并且根据模式而具有不同的传动比，以在不同的动力流方向上且沿不同的动力流路径传输动力。下文参考图6-8描述不同模式下的动力流路径，其中提供箭头以示意性地表示动力流。
最初参考图6，图6是注释有动力流箭头的动力传递组件132(类似于图4的动力传递组件132)的截面图。图6的动力流箭头特别地描绘在发动机冷起动模式下动力传递组件132的操作。
在发动机冷起动模式下，发动机120最初是不活动的，并且由作业车辆100的驾驶室108中的操作者点火激活使电动机械134通电以作为马达操作。特别地且另外参考图3，电动机械134使滑轮220在第一时钟方向D1上旋转，从而在第一时钟方向D1上驱动皮带230和滑轮210。滑轮210在第一时钟方向D1上驱动元件135，并且因此在第一时钟方向D1上驱动输入轴310。在发动机冷起动模式下，SAHR离合器组件362被接合而HASR离合器组件378被脱离。由于SAHR离合器组件362被接合，输入轴310被锁定以与第一级太阳齿轮轴324一起旋转。这样，输入轴310的旋转驱动第一级太阳齿轮322的旋转，进而，第一级太阳齿轮322驱动第一级行星齿轮328的旋转。
第一级行星齿轮328驱动第一级行星齿轮支架330，如上文指出的，所述第一级行星齿轮支架330与第二级太阳齿轮342花键接合。结果，第一级行星齿轮支架330在第一时钟方向D1上驱动第二级太阳齿轮342并且因此在第一时钟方向D1上驱动第二级行星齿轮350。当在第一时钟方向D1上移动时，超越离合器组件360被接合使得第二级行星齿轮支架352被固定至固定的壳体302并被防止旋转。
由于在动力流路径中的第一级行星齿轮328的数目为奇数(例如，1个)，因此第一级行星齿轮328相对于在第一时钟方向D1上旋转的第一级太阳齿轮322在相反方向(例如，第二时钟方向D2)上驱动环形齿轮336。如上文指出的，环形齿轮336用作动力传输元件133以与发动机120的曲柄轴122介接从而驱动和促进发动机起动。实际上，在发动机冷起动模式期间，动力传递组件132作为太阳齿轮在内、环形齿轮在外的配置来操作。
在一个示例中，动力传递组件132在发动机冷起动模式的动力流方向上提供15:1的传动比。在其它实施例中，可以提供其它传动比(例如，10:1-30:1)。考虑到来自动力传输皮带布置200的4:1的传动比，对于在发动机冷起动模式期间位于电动机械134与发动机120之间的起动机-发电机装置130，可以实现得到的60:1的传动比(例如，大约40:1到大约120:1)。这样，如果例如电动机械134以10,000RPM旋转，则发动机120的曲柄轴122以约100-150RPM旋转。于是，电动机械134因此可能在用于发动机冷起动的相对较低的转速和较高的扭矩输出下具有正常的操作转速。
现在参考图7，图7是注释有动力流箭头的动力传递组件132(类似于图4的动力传递组件132)的截面图。图7的动力流箭头特别地描绘在发动机热起动模式下动力传递组件132的操作。
在发动机热起动模式下，发动机120可以是不活动的或活动的。在任何情况下，控制器150都使电动机械134通电以作为马达操作。特别地且另外参考图3，电动机械134使滑轮220在第一时钟方向D1上旋转，从而在第一时钟方向D1上驱动皮带230和滑轮210。滑轮210在第一时钟方向D1上驱动元件135，并且因此在第一时钟方向D1上驱动输入轴310。在发动机热起动模式下，HASR离合器组件378被接合而SAHR离合器组件362被脱离。由于HASR离合器组件378被接合，输入轴310被锁定以与第二级太阳齿轮342一起旋转。这样，输入轴310的旋转驱动第二级太阳齿轮342的旋转，并且第二级太阳齿轮342的旋转又驱动第二级行星齿轮350的旋转。第二级行星齿轮350被安装在第二级行星齿轮支架352上。当在第一时钟方向D1上移动时，超越离合器组件360被接合使得第二级行星齿轮支架352被固定至固定的壳体302并被防止旋转。因为第二级行星齿轮支架352的位置被超越离合器组件360锁定，所以第二级行星齿轮350的由于第二级太阳齿轮342而导致的旋转操作用以驱动环形齿轮336。
由于在动力流路径中的第二级行星齿轮350的数目在径向方向上为奇数(例如，1个)，相对于在第一时钟方向D1上旋转的第二级太阳齿轮342，第二级行星齿轮350在相反方向(例如，第二时钟方向D2)上驱动环形齿轮336。如上文指出的，环形齿轮336用作动力传输元件133以与发动机120的曲柄轴122介接从而驱动和促进发动机起动。实际上，在发动机热起动模式期间，动力传递组件132操作为太阳齿轮在内、环形齿轮在外的配置，即使由于与第一级行星齿轮328和第二级行星齿轮350的复合传动比相反使用了第二级行星齿轮350的传动比，而与发动机冷起动模式相比处于较低的传动比。
在一个示例中，动力传递组件132在发动机热起动模式的动力流方向上提供4:1的传动比。在其它实施例中，可以提供其它传动比(例如，3:1-7:1)。考虑到来自动力传输皮带布置200的4:1的传动比，对于在发动机热起动模式期间位于电动机械134与发动机120之间的起动机-发电机装置130，可以实现得到的16:1的传动比(例如，大约12:1到约28:1)。这样，如果例如电动机械134以10,000RPM旋转，则发动机120的曲柄轴122以约600-700RPM旋转。于是，电动机械134因此可能在用于发动机起动或增压的相对较低的转速和较高的扭矩输出下具有正常的操作转速。
现在参考图8，图8是注释有动力流箭头的动力传递组件132(类似于图4的动力传递组件132)的部分截面图。图8的动力流箭头特别地描绘在发电模式下动力传递组件132的操作。
在两种发动机起动模式中的一种或两种发动机起动模式之后，发动机120开始加速超过由动力传递组件132提供的旋转速度，并且电动机械134被命令用于减速和停止向动力传递组件132提供扭矩。在发动机120已经稳定到足够的转速且电动机械134已经被充分减速或停止之后，SAHR和HASR离合器组件362、378中的每个离合器组件被接合以在发电模式下操作动力传递组件132。在发电模式下，发动机120使曲柄轴122和与环形齿轮336接合的动力传输元件133旋转，从而在第二时钟方向D2上驱动环形齿轮336。环形齿轮336驱动第一级行星齿轮328和第二级行星齿轮350，所述第一级行星齿轮328和第二级行星齿轮350分别驱动第一级太阳齿轮322和第二级太阳齿轮342。在发电模式下，超越离合器组件360被脱离。由于SAHR离合器组件362和HASR离合器组件378被接合，第一级太阳齿轮322和第二级太阳齿轮342的旋转经由输入轴离合器元件316被传输到输入轴310。因此，当环形齿轮336在第二时钟方向D2上旋转时，输入轴310被驱动且类似地在在第二时钟方向D2上以同一旋转速率旋转。如上文指出的，输入轴310与电动机械134连接且经由动力传输皮带布置200在第二时钟方向D2上向电动机械134提供输出动力。实际上，在发电模式期间，动力传递组件132作为环形齿轮在内、太阳齿轮在外的配置来操作。
在一个示例中，动力传递组件132在发电模式的动力流方向上提供1:1的传动比。在其它实施例中，可以提供其它传动比。考虑到来自动力传输皮带布置200的4:1的传动比，对于在发电模式期间位于电动机械134与发动机120之间的起动机-发电机装置130，可以实现得到的4:1的传动比。结果，在发电期间，电动机械134因此可以在相对低扭矩输出下在两个动力流方向上具有正常的操作转速。
上文参考图1-8论述的动力传递组件132包括动力流路径，在所述动力流路径中，有源离合器组件362、378由专用控制阀154、156致动。可以提供其它机构。
现在参考图9，图9是可以实施到根据另外的实施例的起动机-发电机装置130中的动力传递组件400的截面图。另外参考图10-12，图10-12是动力传递组件400的局部的更详细的视图。在所述实施例中，动力传递组件400经由单个控制阀158基于来自控制器150的命令信号(如上)被流体地耦接至液压***152(如上)。控制阀158、液压***152、动力传递组件132、以及控制器150中的一个或更多个可以共同地被认为是动力控制***114，所述动力控制***114用于实现发动机120与电动机械134之间的适当的动力流路径。
除非另作说明，否则动力传递组件400与上文论述的动力传递组件132类似。特别地，动力传递组件400包括具有输入轴410的齿轮组420、第一级太阳齿轮422、第一级行星齿轮428、第一级星齿轮支架430、环形齿轮436、第二级太阳齿轮442、第二级行星齿轮450以及第二级行星齿轮支架452，如上所述。动力传递组件400还包括超越离合器460、第一或SAHR离合器组件462以及第二或HASR离合器组件478。如上所述，在发动机冷起动模式期间，第一离合器组件462被接合，使得动力从输入轴410流动通过第一级太阳齿轮422、通过第一级行星齿轮428、并从环形齿轮436流出；在发动机热起动模式期间，第二离合器组件478被接合，使得动力从输入轴410流动通过第二级太阳齿轮442、通过第二级行星齿轮450、并从环形齿轮436流出；并且在发电模式期间，第一离合器组件462和第二离合器组件478被接合，使得动力从环形齿轮436流动通过第一级行星齿轮428和第二级行星齿轮450、通过第一级太阳齿轮422和第二级太阳齿轮442、并从输入轴410流出。
如示出的，SAHR离合器组件462包括SAHR离合器毂464，所述SAHR离合器毂464安装在第一级太阳齿轮422上并被接合以与第一级太阳齿轮422一起旋转。SAHR离合器凸缘466从SAHR离合器毂464径向向外延伸并且包括在径向端部上的一组SAHR离合器板468。SAHR离合器板468从SAHR离合器凸缘466径向向外延伸并在轴向行上定位以交错在输入轴离合器元件416的向内延伸的板组415之间。SAHR离合器组件462还包括SAHR离合器弹簧470和SAHR活塞472，所述SAHR离合器弹簧470和SAHR活塞472操作成将SAHR离合器组件462在接合位置与脱离位置之间重新定位。在操作期间，SAHR离合器弹簧470用于推动SAHR离合器组件462进入接合位置中，使得SAHR离合器板468摩擦地接合输入轴离合器元件416的输入轴离合器元件板415，从而将SAHR离合器组件462与第一级太阳齿轮422锁定成与输入轴离合器元件416和输入轴410旋转接合。SAHR活塞472被耦接至SAHR离合器板468并被相对于输入轴离合器元件416定位以形成腔室476。如示意性地示出的，腔室476被流体地耦接至下文描述的流体压力源。当流体被引入腔室476中时，SAHR活塞472上的液压力用于克服SAHR离合器弹簧470的力并推动SAHR离合器板468脱离与输入轴离合器元件板415的接合并进入脱离位置中。随后，在释放液压压力时，SAHR离合器弹簧470将SAHR离合器组件462重新定位回到接合位置中。
HASR离合器组件478由HASR毂480形成，所述HASR毂480安装在第二级太阳齿轮442上并被接合以与第二级太阳齿轮442一起旋转。HASR凸缘482从HASR毂480延伸并包括向内延伸的HASR板484。HASR离合器板484从HASR凸缘482径向向外延伸并在轴向行上定位以交错在输入轴离合器元件416的向外延伸的板组417之间。HASR离合器组件478还包括HASR弹簧486(示意性地示出)和HASR活塞488，所述HASR弹簧486和HASR活塞488操作成将HASR离合器组件478重新定位在接合位置与脱离位置之间。HASR离合器弹簧486可以被布置在任何适当的位置，包括在输入轴离合器元件416与HASR离合器板484之间。HASR活塞488被耦接至HASR离合器板484并被相对于离合器元件416定位以形成腔室490。如示意性地示出的，腔室476被流体地耦接至下文描述的流体压力源。当流体被引入腔室476中时，腔室490中的流体压力操作成克服HASR离合器弹簧486的力并将HASR离合器组件478推动到接合位置中，使得HASR离合器板484摩擦地接合输入轴离合器元件416的输入轴离合器元件板417，从而将HASR离合器组件478和第二级太阳齿轮442锁定成与离合器元件416和输入轴410旋转接合。当释放了腔室490中的液压压力时，HASR离合器弹簧486用于将HASR离合器组件478推动到脱离位置中，使得HASR离合器板484与离合器元件板417分离，从而能够实现第二级太阳齿轮442与输入轴410的互相独立的旋转。
在这种实施方式中且与图4的实施例对比，用单个控制阀158操作图9的实施例的SAHR离合器组件462和HASR离合器组件478。如示出的，流体通道492形成在输入轴离合器元件416中，并且流体通道492用于将液压***152经由控制阀158流体地耦接至腔室476、490。流体通道492由公共支路494、在公共支路494与SAHR腔室476之间延伸的SAHR支路496、以及在公共支路494与HASR腔室490之间延伸的HASR支路498形成。如将在下文中描述的，单个控制阀158引导流体进入流体通道492中并将流体从流体通道492释放，并且因此引导流体进入两个腔室476、490中并将流体从两个腔室476、490释放，以致动离合器组件462、478.
参考图10，图10是在发动机冷起动模式期间动力传递组件400的局部更近的视图；并参考图11，图11是在发动机热起动模式期间动力传递组件400的局部更近的视图。另外参考图12，图12是描绘在发动机冷起动模式和发动机热起动模式期间阀压力、离合器扭矩容量与输出扭矩之间的关系的曲线图500。特别地，阀压力被反映在水平轴502上，离合器扭矩容量被反映在左侧竖直轴504上，并且输出扭矩被反映在右侧竖直轴506上。如图12中示出的，第一线510表示考虑来自控制阀158的阀压力时SAHR离合器组件462的离合器扭矩容量；第二线512表示考虑到来自控制阀158的阀压力时HASR离合器组件478的离合器扭矩容量；并且第三线514表示考虑到来自控制阀158的阀压力时的输出扭矩。
值520处的阀压力反映在发动机冷起动模式期间控制阀158的位置。如示出的，值520对应于低或“关”阀压力。在所述值520处，SAHR离合器组件462由于弹簧470的弹簧力而接合，如由线510的相对高的离合器扭矩容量所反映的，并且HASR离合器组件478由于弹簧486的弹簧力而脱离，如由相对低的离合器扭矩容量所反映的。在图10中描绘了在这些位置中离合器组件462、478的位置。
为了转换到发动机热起动模式，控制阀158增加阀压力。由于压力增加，SAHR离合器组件462的离合器扭矩容量降低(如由线510反映的)并且HASR离合器组件478的离合器容量增加(如由线512反映的)。由于HASR离合器组件478接合且SAHR离合器组件462脱离，扭矩的动力流路径从被传输通过SAHR离合器组件462转换到被传输通过HASR离合器组件478。
值522处的阀压力反映在发动机热起动模式期间控制阀158的位置。如示出的，值522对应于高阀压力。在所述值522处，SAHR离合器组件462由于流体压力而脱离，如由线510的相对低的离合器扭矩容量反映的，并且HASR离合器组件478由于流体压力而接合，如由相对高的离合器扭矩容量所反映的。在图11中描绘了在这些位置中离合器组件462、478的位置。
在发电模式下，发动机120操作成驱动电动机械134使得动力在与发动机起动模式相比相反的方向上流动。参考图13，图13是在发电模式期间动力传递组件132的局部更近的视图。另外参考图14，图14是描绘在发电模式期间控制阀压力、离合器扭矩容量也输出扭矩之间的关系的曲线图550。特别地，阀压力被反映在水平轴552上，离合器扭矩容量被反映在左侧竖直轴554上，并且输出扭矩被反映在右侧竖直轴556上。如图14中示出的，第一线560表示考虑到来自控制阀158的阀压力时SAHR离合器组件462的离合器扭矩容量，并且第二线562表示考虑到来自控制阀158的阀压力时HASR离合器组件478的离合器扭矩容量。输出扭矩点564表示考虑到来自控制阀158的阀压力时动力传递组件132的输出扭矩。
如上文指出的，阀压力的增大操作成减小SAHR离合器组件462的离合器扭矩容量，如由线552所反映的，并且操作成增加HASR离合器组件478的离合器扭矩容量，如由线554所反映的。在中间控制阀压力的操作点566处，SAHR离合器组件462和HASR离合器组件478具有平衡的离合器扭矩容量以产生输出扭矩点564，所述输出扭矩点564足以在发电模式下向***提供最大扭矩。
因此，已经描述了车辆电力***的各种实施例，包括集成式起动机-发电机装置。各种传递组件可以被包含在所述装置中，因此减少了由所述***占据的空间。传递组件可以提供多个转速或传动比并在多个转速/传动比之间转换。一个或更多个离合器布置可以用于在两个动力流方向上向传递组件的齿轮组施加扭矩。与发动机轴的直接机械接合降低了复杂性并改善了***的可靠性。在传递组件中使用行星齿轮组在紧凑的空间范围中提供高齿轮减速和扭矩能力并减少侧隙。由于动力传递组件的双向性质，动力传输皮带布置可以用仅单个皮带张紧器来实施，从而提供相对紧凑和简单的组件。另外，通过使用具有皮带和滑轮的动力传输皮带布置以将电动机械与动力传递组件耦接在一起并在电动机械与动力传递组件之间传输动力，而不是将电动机械直接连接和耦接至动力传递组件，电动机械可以远离传递组件以将发动机最佳装配在车辆发动机舱中。另外，通过使用皮带和滑轮来将电动机械耦接至动力传递组件，可以实现额外的传动比(例如，4:1的传动比)。上文论述的实施例包括双行星齿轮组，太阳齿轮在内环形齿轮在外的配置用以提供发动机热起动模式和发动机冷起动模式，以及环形齿轮在内太阳齿轮在外的配置用以提供发电模式。这样，可以提供三种模式的组件。齿轮组的控制可以用专用控制阀或单个控制阀来实施。
也提供了以下示例，并对这些示例进行编号以便参考。
1.一种用于具有发动机的作业车辆的组合式起动机-发电机装置，所述起动机-发电机装置包括：电动机械；和齿轮组，所述齿轮组被配置成接收来自所述电动机械和来自所述发动机的旋转输入并在第一动力流方向和第二动力流方向上耦接所述电动机械和所述发动机，所述齿轮组被配置成在所述第一动力流方向上以多个相对高扭矩、低转速起动传动比中的一个传送比操作并在所述第二动力流方向上以相对低扭矩、高转速传动比操作。
2.根据示例1所述的起动机-发电机装置，其中，所述多个起动传动比包括第一起动传动比，所述第一起动传动比大于第二起动传动比；并且其中所述第一起动传动比对应于所述起动机-发电机装置的发动机冷起动模式并且所述第二起动传动比对应于所述起动机-发电机装置的发动机热起动模式。
3.根据示例2所述的起动机-发电机装置，其中，所述齿轮组是双向的，因为在所述第一动力流方向上，所述齿轮组接收来自所述电动机械的在第一时钟方向上的输入动力并将动力在与所述第一时钟方向相反的第二时钟方向上输出到所述发动机；并且其中，在所述第二动力流方向上，来自所述发动机的输入动力在所述第二时钟方向上并且输出到所述电动机械的输出动力在所述第二时钟方向上。
4.根据示例1所述的起动机-发电机装置，还包括耦接至所述齿轮组和所述电动机械的皮带和滑轮；其中在所述第一动力流方向上的输入动力被通过所述皮带和滑轮从所述电动机械输送到所述齿轮组。
5.根据示例4所述的起动机-发电机装置，其中，在所述第一动力流方向上，所述皮带和滑轮在所述第一时钟方向上旋转，并且在所述第二动力流方向上，所述皮带和滑轮在所述第二时钟方向上旋转。
6.根据示例5所述的起动机-发电机装置，还包括单个皮带张紧器，所述单个皮带张紧器在所述第一动力流方向和所述第二动力流方向两者上向所述皮带的第一侧施加张力。
7.根据示例1所述的起动机-发电机装置，还包括至少一个离合器组件，所述至少一个离合器组件耦接至所述齿轮组并被配置成在所述第一动力流方向上接合并在所述第二动力流方向上脱离。
8.根据示例1所述的起动机-发电机装置，其中，在所述第一动力流方向上，所述多个起动传动比包括第一起动传动比和第二起动传动比；其中所述起动机-发电机装置还包括至少第一离合器组件、第二离合器组件以及第三离合器组件；其中所述第一离合器组件在所述第一起动传动比期间被接合，在所述第二起动传动比期间被脱离，并且在所述第二动力流方向上接合；并且其中所述第二离合器组件在所述第一起动传动比期间被脱离，在所述第二起动传动比期间被接合，并且在所述第二动力流方向上接合；并且其中所述第三离合器组件在所述第一起动传动比和所述第二起动传动比期间被接合，并且在所述第二动力流方向上脱离。
9.根据示例8所述的起动机-发电机装置，其中，所述第一离合器组件和所述第二离合器组件是液压致动或释放离合器；并且其中所述第三离合器组件是单向机械致动离合器。
10.根据示例1所述的起动机-发电机装置，其中，所述齿轮组包括复合周转齿轮系，所述复合周转齿轮系包括第一级太阳齿轮和第二级太阳齿轮、第一级行星齿轮和第二级行星齿轮、第一级支架和第二级支架、以及环形齿轮；并且其中所述第一级行星齿轮具有与所述第二级行星齿轮不同的齿数。
11.根据示例10所述的起动机-发电机装置，其中，来自所述电动机械的旋转动力在所述第一动力流方向上从所述第一级太阳齿轮移动至所述环形齿轮并到达所述发动机；并且其中来自所述发动机的旋转动力在所述第二动力流方向上从所述环形齿轮移动至所述第一级太阳齿轮并到达所述电动机械。
12.根据示例11所述的起动机-发电机装置，还包括第一离合器组件、第二离合器组件和第三离合器组件，所述第一离合器组件、第二离合器组件和第三离合器组件耦接至所述齿轮组并设置在所述发动机与所述电动机械之间；其中，在所述第一动力流方向上，所述多个起动传动比包括第一起动传动比和第二起动传动比；其中所述第一离合器组件被配置在所述第一起动传动比期间和在所述第二动力流方向上接合以将所述第一级太阳齿轮耦接至与所述电机耦接的输入构件，并且所述第一离合器组件被配置成在所述第二起动传动比期间脱离以将所述第一级太阳齿轮与所述输入构件脱耦；并且其中所述第二离合器组件被配置成在所述第一起动传动比期间脱离以将所述第二级太阳齿轮与所述输入构件脱耦，并且所述第二离合器组件被配置成在所述第二起动传动比期间和在所述第二动力流方向上接合以将所述第二级太阳齿轮耦接至所述输入构件；并且其中所述第三离合器组件被配置成在所述第一起动传动比和所述第二起动传动比期间接合以将所述第二级支架耦接至所述齿轮组的壳体，并且所述第三离合器组件被配置成在所述第二动力流方向上脱离以将所述第二级支架与所述壳体脱耦。
13.根据示例12所述的起动机-发电机装置，其中，所述第三离合器组件是单向机械致动离合器。
14.一种用于作业车辆的传动系组件，包括：发动机；电动机械；和齿轮组，所述齿轮组被配置成接收来自所述电动机械和来自所述发动机的旋转输入并在第一动力流方向和第二动力流方向上耦接所述电动机械和所述发动机，所述齿轮组被配置成在所述第一动力流方向上以多个相对高扭矩、低转速起动传动比中的一个传送比操作并在所述第二动力流方向上以相对低扭矩、高转速传动比操作。
15.根据示例14所述的传动系组件，其中，所述多个起动传动比包括第一起动传动比，所述第一起动传动比大于第二起动传动比；并且其中所述第一起动传动比对应于所述起动机-发电机装置的发动机冷起动模式并且所述第二起动传动比对应于所述起动机-发电机装置的发动机热起动模式。
如本领域技术人员将理解的，所公开的主题的某些方面可能被实施为方法、***(例如，包括在作业车辆中的作业车辆控制***)、或计算机程序产品。因此，某些实施例可以完全实施为硬件，完全实施为软件(包括固件，驻留软件，微代码等)或实施为软件方面和硬件方面(以及其它方面)的组合。此外，某些实施例可以采取计算机可用存储介质上的计算机程序产品的形式，所述计算机可存储介质具有包含在所述介质中的计算机可用程序代码。
可以利用任何适当的计算机可用或计算机可读介质。计算机可用介质可以是计算机可读信号介质或计算机可读储存介质。计算机可用或计算机可读存储介质(包括与计算装置或客户端电子装置关联的存储装置)可以例如但不限于电子、磁性、光学、电磁、红外线或半导体***、设备或装置，或上述的任何适当的组合。计算机可读介质的更具体的示例(非详尽列表)将包括以下内容：具有一个或更多个线的电连接件、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式光盘只读存储器(CD-ROM)、或光学储存装置。在本文献的内容背景下，计算机可用或计算机可读储存介质可以是可以含有或储存用于由指令执行***、设备或装置使用或与指令执行***、设备或装置有关的程序的任何有形介质。
计算机可读信号介质可以包括其中含有计算机可读程序代码的传播数据信号，例如，在基频中或作为载波的部分。这种传播信号可以采取各种形式中的任一种形式，包括但不限于电磁形式、光学形式或其任何适当的组合。计算机可读信号介质可以是非暂时性的且可以是任何计算机可读介质，所述任何计算机可读介质不是计算机可读存储介质且可以通信、传播或传送由指令执行***、设备、或装置使用或与指令执行***、设备、或装置有关的程序。
可以参考根据本公开的实施例的方法的流程图插图和/或框图、设备(***)以及计算机程序产品来描述本文中描述的某些实施例的方面。将理解，可以由计算机程序指令来实施任何这些流程图插图和/或框图中的每组流程图插图和/或框图、以及在这些流程图插图和/或框图中的框的组合。这些计算机程序指令可以被提供至通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理设备的处理器以产生机器，使得经由所述计算机或其它可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于在流程图和/或框图的一个或更多个框中指定的功能/动作的装置。
这些计算机程序指令还可以被储存在计算机可读存储器中，所述计算机可读存储器可以引导计算机或其它可编程数据处理设备以特定方式运行，使得存储在计算机可读存储器中的指令产生包括指令的制品，所述指令实施在流程图和/或框图的一个或更多个框中指定的功能/动作。
计算机程序指令还可以被加载至计算机或其它可编程数据处理设备上，以使在所述计算机或其它可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实施的方法，使得在所述计算机或其它可编程设备上执行的指令提供用于实施在流程图和/或框图的一个或更多个框中指定的功能/动作的步骤。
在附图中或以上类似的讨论中的任何流程图和框图可以图示根据本公开的各种实施例的***、方法和计算机程序产品的可能的实现方式的架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个框可以表示模块、节段或代码部分，其包括用于实施指定逻辑功能的一个或更多个可执行指令。也应注意，在一些可替代的实施方式中，框中指出(或以其它方式在本文中描述)的功能可以以附图中指出的不同的顺序发生。例如，连续示出的两个框(或连续描述的两个操作)可以实际上被大致同时执行，或者框(或操作)有时可以以相反顺序执行，这依赖于涉及的功能。还将注意，任何框图和/或流程图插图中的每个块、以及任何框图和/或流程图插图中的块的组合可以由执行指定功能或动作的基于专用硬件的***、或专用硬件和计算机指令的组合来实施。
本文中使用的术语仅用于描述特定的实施方式，并且不不旨在对本公开进行限制。如本文所使用的，单数形式“一”、“一个”和“所述”意图包括复数形式，除非上下文另有明确说明。还将理解的是，当在本说明书中使用时，术语“包括(comprises和/或comprising)”指定存在所述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件，但不排除存在或添加一个或更多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其组。
已经出于说明和描述的目的给出了对本公开的描述，但是并不旨在穷举或将本公开限制为所公开的形式。在不脱离本公开的范围和精神的情况下，本领域普通技术人员将明白许多修改和变形例。选择和描述本文中明确引用的实施例是为了最好地解释本公开的原理及其实际应用，并使本领域的其它普通技术人员能够理解本公开并认识到对所描述的示例的许多替代、修改和变形例。因此，除了明确描述的那些实施例和实施方式以外的各种实施例和实施方式都在随附权利要求的范围内。

Claims (16)

1.一种用于具有发动机的作业车辆的组合式起动机-发电机装置，所述起动机-发电机装置包括：
电动机械；和
齿轮组，所述齿轮组被配置成从所述电动机械和从所述发动机接收旋转输入并在第一动力流方向上和在第二动力流方向上耦接所述电动机械和所述发动机，所述齿轮组被配置成在所述第一动力流方向上以多个相对高扭矩、低转速起动传动比中的一个传送比操作并在所述第二动力流方向上以相对低扭矩、高转速传动比操作，
其中，所述多个起动传动比包括第一起动传动比，所述第一起动传动比大于第二起动传动比；并且
其中所述第一起动传动比对应于所述起动机-发电机装置的发动机冷起动模式并且所述第二起动传动比对应于所述起动机-发电机装置的发动机热起动模式，
其中，所述齿轮组是双向的，其中在所述第一动力流方向上，所述齿轮组沿第一时钟方向接收来自所述电动机械的输入动力并沿与所述第一时钟方向相反的第二时钟方向向所述发动机输出动力；并且
其中，在所述第二动力流方向上，来自所述发动机的输入动力是沿所述第二时钟方向的并且输出到所述电动机械的输出动力是沿所述第二时钟方向的。
2.根据权利要求1所述的起动机-发电机装置，还包括耦接至所述齿轮组和所述电动机械的皮带和滑轮；
其中沿所述第一动力流方向的输入动力通过所述皮带和所述滑轮被从所述电动机械输送到所述齿轮组。
3.根据权利要求2所述的起动机-发电机装置，其中，在所述第一动力流方向上，所述皮带和所述滑轮沿所述第一时钟方向旋转，并且在所述第二动力流方向上，所述皮带和所述滑轮沿所述第二时钟方向旋转。
4.根据权利要求3所述的起动机-发电机装置，还包括单个皮带张紧器，所述单个皮带张紧器在所述第一动力流方向和所述第二动力流方向上都向所述皮带的第一侧施加张力。
5.根据权利要求1所述的起动机-发电机装置，还包括至少一个离合器组件，所述至少一个离合器组件耦接至所述齿轮组并被配置成在所述第一动力流方向上时接合并在所述第二动力流方向上时脱离。
6.根据权利要求1所述的起动机-发电机装置，其中，在所述第一动力流方向上，所述多个起动传动比包括第一起动传动比和第二起动传动比；
其中所述起动机-发电机装置还包括至少第一离合器组件、第二离合器组件以及第三离合器组件；
其中所述第一离合器组件在所述第一起动传动比期间被接合，在所述第二起动传动比期间被脱离，并且在所述第二动力流方向上时被接合；并且
其中所述第二离合器组件在所述第一起动传动比期间被脱离，在所述第二起动传动比期间被接合，并且在所述第二动力流方向上时被接合；并且
其中所述第三离合器组件在所述第一起动传动比和所述第二起动传动比期间被接合，并且在所述第二动力流方向上时被脱离。
7.根据权利要求6所述的起动机-发电机装置，
其中所述第一离合器组件和所述第二离合器组件是液压致动或释放式离合器；并且
其中所述第三离合器组件是单向机械致动式离合器。
8.根据权利要求1所述的起动机-发电机装置，
其中所述齿轮组包括复合周转齿轮系，所述复合周转齿轮系包括第一级太阳齿轮和第二级太阳齿轮、第一级行星齿轮和第二级行星齿轮、第一级支架和第二级支架、以及环形齿轮；并且
其中所述第一级行星齿轮具有与所述第二级行星齿轮不同的齿数。
9.根据权利要求8所述的起动机-发电机装置，
其中，来自所述电动机械的旋转动力沿所述第一动力流方向从所述第一级太阳齿轮移动至所述环形齿轮并移动至所述发动机；并且
其中，来自所述发动机的旋转动力沿所述第二动力流方向从所述环形齿轮移动至所述第一级太阳齿轮并移动至所述电动机械。
10.根据权利要求9所述的起动机-发电机装置，还包括第一离合器组件、第二离合器组件和第三离合器组件，所述第一离合器组件、所述第二离合器组件和所述第三离合器组件耦接至所述齿轮组并设置在所述发动机与所述电动机械之间；
其中，在所述第一动力流方向上，所述多个起动传动比包括第一起动传动比和第二起动传动比；
其中所述第一离合器组件被配置成在所述第一起动传动比期间和在所述第二动力流方向上时接合以将所述第一级太阳齿轮耦接至与所述电动机械耦接的输入构件，并且所述第一离合器组件被配置成在所述第二起动传动比期间脱离以将所述第一级太阳齿轮与所述输入构件脱耦；并且
其中所述第二离合器组件被配置成在所述第一起动传动比期间脱离以将所述第二级太阳齿轮与所述输入构件脱耦，并且所述第二离合器组件被配置成在所述第二起动传动比期间和在所述第二动力流方向上时接合以将所述第二级太阳齿轮耦接至所述输入构件；并且
其中所述第三离合器组件被配置成在所述第一起动传动比和所述第二起动传动比期间接合以将所述第二级支架耦接至所述齿轮组的壳体，并且所述第三离合器组件被配置成在所述第二动力流方向上时脱离以将所述第二级支架与所述壳体脱耦。
11.根据权利要求10所述的起动机-发电机装置，其中，所述第三离合器组件是单向机械致动式离合器。
12.一种用于作业车辆的传动系组件，包括：
发动机；
电动机械；以及
齿轮组，所述齿轮组被配置成从所述电动机械和从所述发动机接收旋转输入并在第一动力流方向上和在第二动力流方向上耦接所述电动机械和所述发动机，所述齿轮组被配置成在所述第一动力流方向上以多个相对高扭矩、低转速起动传动比中的一个传送比操作并在所述第二动力流方向上以相对低扭矩、高转速传动比操作，
其中所述多个起动传动比包括第一起动传动比，所述第一起动传动比大于第二起动传动比；并且
其中所述第一起动传动比对应于起动机-发电机装置的发动机冷起动模式并且所述第二起动传动比对应于所述起动机-发电机装置的发动机热起动模式，
其中，所述齿轮组是双向的，其中在所述第一动力流方向上，所述齿轮组沿第一时钟方向接收来自所述电动机械的的输入动力并沿与所述第一时钟方向相反的第二时钟方向向所述发动机输出动力；并且
其中，在所述第二动力流方向上，来自所述发动机的输入动力是沿所述第二时钟方向的并且输出至所述电动机械的输出动力是沿所述第二时钟方向的。
13.根据权利要求12所述的传动系组件，还包括耦接至所述齿轮组和所述电动机械的皮带和滑轮；
其中在所述第一动力流方向上的输入动力通过所述皮带和所述滑轮被从所述电动机械输送到所述齿轮组；并且
其中在所述第一动力流方向上，所述皮带和所述滑轮沿所述第一时钟方向旋转，并且在所述第二动力流方向上，所述皮带和所述滑轮沿所述第二时钟方向旋转。
14.根据权利要求13所述的传动系组件，还包括单个皮带张紧器，所述单个皮带张紧器在所述第一动力流方向和所述第二动力流方向上都向所述皮带的第一侧施加张力。
15.根据权利要求12所述的传动系组件，其中，所述齿轮组包括复合周转齿轮系，所述复合周转齿轮系包括第一级太阳齿轮和第二级太阳齿轮、第一级行星齿轮和第二级行星齿轮、第一级支架和第二级支架、以及环形齿轮；
其中所述第一级行星齿轮具有与所述第二级行星齿轮不同的齿数；并且
其中来自所述电动机械的旋转动力沿所述第一动力流方向从所述第一级太阳齿轮移动至所述环形齿轮并移动至所述发动机，并且其中来自所述发动机的旋转动力沿所述第二动力流方向从所述环形齿轮移动至所述第一级太阳齿轮并移动至所述电动机械。
16.根据权利要求15所述的传动系组件，还包括第一离合器组件、第二离合器组件和第三离合器组件，所述第一离合器组件、所述第二离合器组件和所述第三离合器组件耦接至所述齿轮组并设置在所述发动机与所述电动机械之间；
其中，在所述第一动力流方向上，所述多个起动传动比包括第一起动传动比和第二起动传动比；
其中所述第一离合器组件被配置成在所述第一起动传动比期间和在所述第二动力流方向上时接合以将所述第一级太阳齿轮耦接至与所述电动机械耦接的输入构件，并且所述第一离合器组件被配置成在所述第二起动传动比期间脱离以将所述第一级太阳齿轮与所述输入构件脱耦，
其中所述第二离合器组件被配置成在所述第一起动传动比期间脱离以将所述第二级太阳齿轮与所述输入构件脱耦，并且所述第二离合器组件被配置成在所述第二起动传动比期间和在所述第二动力流方向上时接合以将所述第二级太阳齿轮耦接至所述输入构件；并且
其中所述第三离合器组件被配置成在所述第一起动传动比和所述第二起动传动比期间接合以将所述第二级支架耦接至所述齿轮组的壳体，并且所述第三离合器组件被配置成在所述第二动力流方向上时脱离以将所述第二级支架与所述齿轮组的壳体脱耦。
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